KR20180016299A - 충방전 제어 회로 및 이것을 구비한 배터리 장치 - Google Patents

충방전 제어 회로 및 이것을 구비한 배터리 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 방전 과전류 검출 상태로부터 통상 상태로 확실하게 복귀 가능한 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 이차 전지의 방전을 정지할 때 제 1 전압 레벨이 되고, 방전을 허가할 때 제 2 전압 레벨이 되는 방전 제어 신호가 출력되는 방전 제어 신호 출력 단자와, 과전류 검출 단자와, 과전류 해제 단자와, 과전류 해제 단자와는 별도로 형성된 외부 전압 입력 단자와, 방전 과전류 검출 전압이 설정된 방전 과전류 검출 회로와, 방전 과전류 해제 전압이 설정된 방전 과전류 해제 회로를 구비하고, 이차 전지의 충전을 정지할 때, 충전 제어 신호를 외부 전압 입력 단자의 전압으로 하고, 과전류 검출 단자의 전압이 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 방전 제어 신호를 제 1 전압 레벨로 하고, 과전류 해제 단자에 입력되는 전압이 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 방전 제어 신호를 제 2 전압 레벨로 한다.

Description

충방전 제어 회로 및 이것을 구비한 배터리 장치{CHARGING/DISCHARGING CONTROL CIRCUIT AND BATTERY APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은, 충방전 제어 회로 및 이것을 구비한 배터리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리 장치는, 과충전, 과방전, 방전 과전류 및 충전 과전류를 검출하고, 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로를 포함하는 충방전 제어 장치를 구비하여 구성된다.
상기 중, 방전 과전류의 검출은, 과전류 검출 단자의 전압에 의해 배터리 장치로부터 부하에 흐르는 방전 전류를 감시하고, 부하에 이상이 발생하여 방전 전류가 커지고, 과전류 검출 단자의 전압이 소정의 방전 과전류 검출 전압을 상회한 경우에, 방전 과전류라고 판정함으로써 실시된다.
방전 과전류를 검출하면, 충방전 제어 회로의 방전 제어 신호 출력 단자로부터 방전 정지 신호를 출력하고, 충방전 제어 장치의 방전 제어 FET 를 오프시키고, 방전을 정지한다 (이것을 「방전 과전류 상태」라고 한다). 방전을 정지한 후, 부하가 정상적인 상태로 되돌아옴으로써 과전류 검출 단자의 전압이 방전 과전류 검출 전압을 하회하면, 방전 정지 신호의 출력을 정지하고, 방전 제어 FET 를 온시키고, 방전을 재개한다.
그러나, 방전 과전류를 검출하여 방전을 정지한 후, 배터리 장치에 접속되어 있는 부하가 정상적인 상태로 되돌아와도, 그 부하의 임피던스가 작은 경우, 과전류 검출 단자의 전압이 방전 과전류 검출 전압을 상회한 채가 되어 방전이 재개되지 않는 경우가 있다.
이와 같은 문제에 대한 대책으로서, 방전 과전류 해제 회로를 갖는 충방전 제어 장치를 구비한 배터리 장치가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 구체적으로는, 과전류 검출 단자의 전압에 의해 방전 과전류 상태를 해제하는 방전 과전류 해제 회로를 형성하고, 방전 과전류를 검출한 후의 과전류 검출 단자의 전압의 전압값에 따라, 방전 과전류 해제 회로에 설정되는 해제 전압의 전압값을 방전 과전류 검출 전압과 동일한 제 1 전압값과, 그것보다 높고 이차 전지의 전압에 가까운 제 2 전압값으로 전환하도록 한다. 그리고, 과전류 검출 단자의 전압이 해제 전압을 하회했을 때에 방전을 재개하도록 구성한다. 이로써, 부하의 임피던스가 작기 때문에 과전류 검출 단자의 전압이 그다지 낮아지지 않는 경우라도, 해제 전압이 제 2 전압값으로 전환되어 있음으로써 방전 과전류 상태를 해제하는 것을 가능하게 하고 있다.
한편, 현재에서는 보다 안전한 배터리 장치를 제공하기 때문에, 충방전 제어 장치를 2 개 구비한 배터리 장치가 잘 사용되고 있다.
도 3 에, 상기 서술한 바와 같은 방전 과전류 해제 회로를 갖는 충방전 제어 회로를 포함하는 충방전 제어 장치를 2 개 구비한 배터리 장치 (30) 의 블록도를 나타낸다.
도 3 의 배터리 장치 (30) 는, 이차 전지 (SC) 와, 이차 전지 (SC) 에 접속되고, 서로 동일한 구성을 갖는 제 1 및 제 2 충방전 제어 장치 (31a 및 31b) 를 구비하고 있다.
충방전 제어 장치 (31a) (31b) 는, 충방전 제어 회로 (310a) (310b) 와, 방전 제어 FET (321a) (321b) 와, 충전 제어 FET (322a) (322b) 를 구비하고 있다.
충방전 제어 회로 (310a) (310b) 는, 단자 (T31a ∼ T35a) (T31b ∼ T35b) 와, 과충전, 과방전 등의 검출에 기초하여, 충전 제어 FET (322a) (322b), 방전 제어 FET (321a) (321b) 를 제어하는 제어 회로 (311a) (311b) 와, 단자 (T35a) (T35b) 의 전압을 과전류 검출 전압 (VDa) (VDb) 로서 받는 방전 과전류 검출 회로 (312a) (312b) 와, 단자 (T35a) (T35b) 의 전압을 과전류 해제 전압 (VRa) (VRb) 으로서 받는 방전 과전류 해제 회로 (313a) (313b) 를 구비하고, 도시와 같이 접속되어 있다.
또, 제어 회로 (311a) (311b) 는, 과충전 검출시에, 단자 (T35a) (T35b) 의 전압을 외부 전압 (VMa) (VMb) 으로서 받고, 이 외부 전압 (VMa) (VMb) 을 충전 제어 신호로서 단자 (T34a) (T34b) 를 개재하여 출력하고, 충전 제어 FET (322a) (322b) 를 오프시켜, 충전을 정지하도록 구성되어 있다.
이와 같은 2 개의 충방전 제어 장치 (31a 및 31b) 를 갖는 배터리 장치 (30) 에 의하면, 만일, 제 1 충방전 제어 장치 (31a) 를 동작할 수 없었던 경우에 있어서도, 제 2 충방전 제어 장치 (31b) 가 동작하기 때문에, 안전성을 높일 수 있다.
일본 공개특허공보 2015-133893호
그러나, 도 3 에 나타내는 배터리 장치 (30) 에 있어서는, 경우에 따라 이하와 같은 문제가 발생한다.
먼저, 통상 (通常) 상태, 즉, 충전 제어 FET (322a, 322b) 및 방전 제어 FET (321a, 321b) 가 모두 온인 상태에 있어서, 배터리 장치 (30) 의 외부 정극 단자 (EP) 와 외부 부극 단자 (EN) 사이에 접속되어 있는 부하 (도시 생략) 에 이상이 발생하여, 과대한 방전 전류가 흘러, 과전류 검출 전압 (VDa) 인 단자 (T35a) 의 전압 및 과전류 검출 전압 (VDb) 인 단자 (T35b) 의 전압이 상승한 경우를 생각한다.
충방전 제어 회로 (310b) (「이차 전지측의 충방전 제어 회로」라고도 한다) 에 있어서, 과전류 검출 전압 (VDb) 이 방전 과전류 검출 회로 (312b) 에 설정된 방전 과전류 검출 전압을 초과하면, 방전 과전류 검출 회로 (312b) 가 이것을 검출하여, 제어 회로 (311b) 로부터 단자 (T33b) 를 개재하여 방전 정지 신호를 출력하고, 방전 제어 FET (321b) 를 오프시키고, 방전을 정지하여, 방전 과전류 보호를 실시한다.
이 때, 충방전 제어 회로 (310a) 에서는 방전 과전류가 검출되어 있지 않다고 하면, 방전 제어 FET (321a) 는, 게이트 전압이 하이 레벨 (이차 전지의 전압 레벨), 소스 전압이 로우 레벨인 것에 의해 온하고 있었던 상태로부터, 방전 제어 FET (321b) 가 오프됨으로써, 소스인 노드 (N3) 의 전압이 상승해 가고, 방전 제어 FET (321a) 의 게이트-소스간 전압이 그 임계값 전압 이하가 되어, 오프가 된다. 그러면, 노드 (N3) 는, 외부 부극 단자 (EN) 로부터 분리됨과 함께, 단자 (T35b), 방전 과전류 해제 회로 (313b) 내의 풀다운 저항 (도시 생략) 및 단자 (T32b) 를 개재하여 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속되기 때문에, 그 전압은 내려간다. 그러나, 노드 (N3) 의 전압이 낮아지면, 방전 제어 FET (321a) 의 게이트-소스간 전압이 그 임계값 전압을 초과하기 때문에, 방전 제어 FET (321a) 가 다시 온이 된다. 이와 같은 상태가 반복되는 점에서, 결과적으로, 노드 (N3) 의 전압은, 이차 전지 (SC) 의 전압보다 방전 제어 FET (321a) 의 임계값 전압만큼 낮은 전압으로 떨어지게 된다.
그리고, 과전류 해제 전압 (VRb) 이기도 한 단자 (T35b) 의 전압은, 상기 서술한 바와 같이 이차 전지 (SC) 의 전압보다 방전 제어 FET (321a) 의 임계값 전압만큼 낮은 전압까지 밖에 오르지 않는 점에서, 방전 과전류 해제 회로 (313b) 에 설정된 해제 전압은, 제 2 전압값으로는 전환되지 않는다.
따라서, 배터리 장치 (30) 에 접속되어 있는 부하가 정상적인 상태로 되돌아왔을 때, 그 부하의 임피던스가 작은 경우, 노드 (N3) 의 전압이 낮아져도, 방전 과전류 해제 회로 (313b) 에 설정된 해제 전압이 제 1 전압값인 채인 점에서, 방전 과전류 해제 회로 (313b) 가 기능하지 않고, 충방전 제어 회로 (310b) 가 통상 상태로 복귀할 수 없는 경우가 있다는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 방전 과전류 해제 회로를 포함하는 충방전 제어 장치를 2 개 구비하여 배터리 장치를 구성한 경우에, 부하에 이상이 발생하여 이차 전지측의 충방전 제어 회로의 과전류 검출 단자의 전압이 방전 과전류 검출 전압을 상회하여 방전 제어 FET 를 오프시킨 후, 배터리 장치에 접속되어 있는 부하가 정상적인 상태로 되돌아왔을 때, 그 부하의 임피던스가 작은 경우라도, 방전 과전류 해제 회로가 기능하여, 방전 제어 FET 를 온으로 하고, 방전을 재개하는 것이 가능한 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 충방전 제어 회로는, 이차 전지의 충방전을 제어하기 위한 충방전 제어 회로로서, 상기 이차 전지의 전압을 감시하는 정극 전원 단자 및 부극 전원 단자와, 상기 이차 전지의 충전의 정지 및 허가를 제어하는 충전 제어 신호가 출력되는 충전 제어 신호 출력 단자와, 상기 이차 전지의 방전을 정지할 때 제 1 전압 레벨이 되고, 방전을 허가할 때 제 2 전압 레벨이 되는 방전 제어 신호가 출력되는 방전 제어 신호 출력 단자와, 과전류 검출 단자와, 과전류 해제 단자와, 상기 과전류 해제 단자와는 별도로 형성된 외부 전압 입력 단자와, 방전 과전류 검출 전압이 설정되고, 상기 과전류 검출 단자에 접속된 방전 과전류 검출 회로와, 방전 과전류 해제 전압이 설정되고, 상기 과전류 해제 단자에 접속된 방전 과전류 해제 회로를 구비하고, 상기 이차 전지의 충전을 정지할 때, 상기 충전 제어 신호를 상기 외부 전압 입력 단자의 전압으로 하고, 상기 과전류 검출 단자의 전압이 상기 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 상기 방전 제어 신호를 상기 제 1 전압 레벨로 하고, 상기 과전류 해제 단자에 입력되는 전압이 상기 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 상기 방전 제어 신호를 상기 제 2 전압 레벨로 하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 배터리 장치는, 이차 전지와, 부하 및 충전기가 접속되는 외부 단자와, 상기 이차 전지에 접속된 제 1 및 제 2 충방전 제어 회로와, 상기 제 1 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 1 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 외부 단자에 접속된 제 1 충전 제어 FET 와, 상기 제 1 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 1 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 1 충전 제어 FET 의 타단에 접속된 제 1 방전 제어 FET 와, 상기 제 2 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 2 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 1 방전 제어 FET 의 타단에 접속된 제 2 충전 제어 FET 와, 상기 제 2 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 2 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 2 충전 제어 FET 의 타단에 접속되고, 타단이 상기 이차 전지에 접속된 제 2 방전 제어 FET 를 구비한 배터리 장치로서, 상기 제 2 충방전 제어 회로는, 과전류 검출 단자와, 상기 외부 단자에 접속된 과전류 해제 단자와, 상기 제 2 충전 제어 FET 의 일단에 접속되고, 상기 제 2 충전 제어 FET 를 오프시키는 전압이 입력되는 외부 전압 입력 단자와, 방전 과전류 검출 전압이 설정되고, 상기 과전류 검출 단자의 전압이 상기 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 상기 제 2 방전 제어 FET 를 오프시키도록 동작하는 방전 과전류 검출 회로와, 방전 과전류 해제 전압이 설정되고, 상기 과전류 해제 단자의 전압이 상기 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 상기 제 2 방전 제어 FET 를 온시키도록 동작하는 방전 과전류 해제 회로를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 과전류 해제 단자가 외부 전압 입력 단자와는 별도로 형성되어 있음으로써, 부하가 접속되는 외부 단자에 과전류 해제 단자를 접속할 수 있기 때문에, 과전류 검출 단자의 전압에 의해 방전 과전류를 검출하고 이차 전지의 방전을 정지한 후, 과전류 해제 단자의 전압이 방전 과전류 해제 전압을 하회함으로써, 방전을 허가하고, 통상 상태로 복귀하는 것이 가능해진다. 따라서, 충방전 제어 회로를 2 개 형성함으로써 안전성을 높게 함과 함께, 방전 과전류 검출 상태로부터 통상 상태로 확실하게 복귀하는 것이 가능한 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3 은 종래의 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 배터리 장치 (10) 를 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 배터리 장치 (10) 는, 이차 전지 (SC) 와, 제 1 충방전 제어 장치 (11) 와, 제 2 충방전 제어 장치 (12) 와, 외부 정극 단자 (EP) 와, 외부 부극 단자 (「외부 단자」라고도 한다) (EN) 를 구비하고 있다.
제 1 충방전 제어 장치 (11) 는, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 와, 방전 제어 FET (121) 와, 충전 제어 FET (122) 를 구비하고 있다.
제 1 충방전 제어 회로 (110) 는, 정극 전원 단자 (T11) 와, 부극 전원 단자 (T12) 와, 방전 제어 신호 출력 단자 (T13) 와, 충전 제어 신호 출력 단자 (T14) 와, 과전류 검출 단자, 과전류 해제 단자, 및 외부 전압 입력 단자로서 기능하는 단자 (T15) 와, 정극 전원 단자 (T11), 및 부극 전원 단자 (T12) 에 접속된 제어 회로 (111) 와, 단자 (T15) 의 전압을 과전류 검출 전압 (VD1) 으로서 받는 방전 과전류 검출 회로 (112) 와, 단자 (T15) 의 전압을 과전류 해제 전압 (VR1) 으로서 받는 방전 과전류 해제 회로 (113) 를 구비하여 구성되어 있다.
방전 과전류 검출 회로 (112) 에는, 방전 과전류 검출 전압이 설정되고, 방전 과전류 해제 회로 (113) 에는, 방전 과전류 해제 전압이 설정되어 있다.
방전 제어 FET (121) 는, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 의 방전 제어 신호 출력 단자 (T13) 로부터 출력되는 제 1 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 충전 제어 FET (122) 는, 충전 제어 신호 출력 단자 (T14) 로부터 출력되는 제 1 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어된다.
제 2 충방전 제어 장치 (12) 는, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 와, 방전 제어 FET (221) 와, 충전 제어 FET (222) 를 구비하고 있다.
제 2 충방전 제어 회로 (210) (「이차 전지측의 충방전 제어 회로」라고도 한다) 는, 정극 전원 단자 (T21) 와, 부극 전원 단자 (T22) 와, 방전 제어 신호 출력 단자 (T23) 와, 충전 제어 신호 출력 단자 (T24) 와, 과전류 검출 단자, 및 외부 전압 입력 단자로서 기능하는 단자 (T25) 와, 과전류 해제 단자 (T26) 와, 정극 전원 단자 (T21), 및 부극 전원 단자 (T22) 에 접속된 제어 회로 (211) 와, 단자 (T25) 의 전압을 과전류 검출 전압 (VD2) 으로서 받는 방전 과전류 검출 회로 (212) 와, 과전류 해제 단자 (T26) 의 전압을 과전류 해제 전압 (VR2) 으로서 받는 방전 과전류 해제 회로 (213) 를 구비하여 구성되어 있다.
방전 과전류 검출 회로 (212) 에는, 방전 과전류 검출 전압이 설정되고, 방전 과전류 해제 회로 (213) 에는, 방전 과전류 해제 전압이 설정되어 있다. 그리고, 방전 과전류 해제 전압은, 초기값이 제 1 전압값으로 되고, 방전 과전류를 검출한 후의 과전류 해제 단자 (T26) 의 전압의 전압값이 제 2 전압값을 초과하면, 제 2 전압값으로 전환되도록 구성되어 있다.
방전 제어 FET (221) 는, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 방전 제어 신호 출력 단자 (T23) 로부터 출력되는 제 2 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 충전 제어 FET (222) 는, 충전 제어 신호 출력 단자 (T24) 로부터 출력되는 제 2 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어된다.
제 1 충방전 제어 회로 (110) 의 정극 전원 단자 (T11) 와 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 정극 전원 단자 (T21) 는, 이차 전지 (SC) 의 정극에 접속되고, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 의 부극 전원 단자 (T12) 는, 충전 제어 FET (222) 및 방전 제어 FET (221) 를 개재하여 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속되고, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 부극 전원 단자 (T22) 는, 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속되어 있다.
충전 제어 FET (122) 는, 일단이 외부 부극 단자 (EN) 에 접속되고, 방전 제어 FET (121) 는, 일단이 충전 제어 FET (122) 의 타단에 접속되고, 충전 제어 FET (222) 는, 일단이 방전 제어 FET (121) 의 타단에 접속되고, 방전 제어 FET (221) 는, 일단이 충전 제어 FET (222) 의 타단에 접속되고, 타단이 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속되어 있다.
제 1 충방전 제어 회로 (110) 의 단자 (T15) 는, 충전 제어 FET (122) 의 일단에 접속되어 있다.
제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 단자 (T25) 는, 충전 제어 FET (222) 의 일단 (노드 (N1)) 에 접속되어 있다. 또, 과전류 해제 단자 (T26) 는, 외부 부극 단자 (EN) 에 접속되어 있다.
다음으로, 배터리 장치 (10) 의 동작에 대해 이하에 설명한다.
먼저, 배터리 장치 (10) 의 외부 정극 단자 (EP) 와 외부 부극 단자 (EN) 사이에 접속되어 있는 부하 (도시 생략) 에 이상이 발생하여 방전 과전류가 되고, 이것이 제 1 충방전 제어 회로 (110) 에서는 검출되지 않고, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 에서 검출된 경우의 동작에 대해 설명한다.
통상 상태에 있어서는, 충전 제어 FET (122, 222) 및 방전 제어 FET (121, 221) 가 모두 온이고, 이차 전지 (SC) 로부터 외부 정극 단자 (EP) 와 외부 부극 단자 (EN) 사이에 접속되어 있는 부하 (도시 생략) 로 방전 전류가 흐르고 있다.
이 상태로부터, 부하에 이상이 발생하여 방전 전류가 증대되면, 충전 제어 FET (122), 방전 제어 FET (121), 충전 제어 FET (222) 및 방전 제어 FET (221) 에 대전류가 흐른다.
이로써, 부극 전원 단자 (T22) 와 노드 (N1) 사이의 전압차가 커진다. 즉, 과전류 검출 단자인 단자 (T25) 의 전압이 상승하고, 단자 (T25) 의 전압인 과전류 검출 전압 (VD2) 이 방전 과전류 검출 회로 (212) 에 있어서 제 1 전압값으로 되어 있는 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 방전 과전류 검출 회로 (212) 는, 제어 회로 (211) 에 대해 방전 과전류인 것을 나타내는 신호를 송신한다. 이것에 기초하여, 제어 회로 (211) 는, 방전 제어 신호 출력 단자 (T23) 에 출력하는 제 2 방전 제어 신호를 로우 레벨 (「제 1 전압 레벨」이라고도 한다) 로 하고, 방전 제어 FET (221) 를 오프시킨다. 이렇게 하여, 방전이 정지되고, 방전 과전류 보호가 실시된다.
이 때, 제 1 충방전 제어 장치 (11) 의 방전 제어 FET (121) 는, 게이트 전압이 하이 레벨 (이차 전지의 전압 레벨), 소스 전압이 로우 레벨에서 온하고 있던 상태로부터, 방전 제어 FET (221) 가 오프됨으로써, 소스인 노드 (N1) 의 전압이 상승해 가고, 방전 제어 FET (121) 의 게이트-소스간 전압이 그 임계값 전압 이하가 되어, 오프가 된다. 그러면, 노드 (N1) 는, 외부 부극 단자 (EN) 로부터 분리됨과 함께, 단자 (T25), 방전 과전류 해제 회로 (213) 내의 풀다운 저항 (도시 생략) 및 단자 (T22) 를 개재하여 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속되기 때문에, 그 전압은 낮아진다. 그러나, 노드 (N1) 의 전압이 낮아지면, 방전 제어 FET (121) 의 게이트-소스간 전압이 그 임계값 전압을 초과하기 때문에, 방전 제어 FET (121) 가 다시 온이 된다. 이와 같은 상태가 반복됨으로써, 결과적으로, 노드 (N1) 의 전압은, 이차 전지의 전압보다 방전 제어 FET (121) 의 임계값 전압만큼 낮은 전압에 머물게 된다.
방전 과전류 검출 상태에 있어서는, 외부 부극 단자 (EN) 와 외부 정극 단자 (EP) 가 실질적으로 단락된 상태가 되어 있음으로써, 외부 부극 단자 (EN) 의 전압은, 이차 전지 (SC) 의 전압과 동등해진다. 따라서, 외부 부극 단자 (EN) 에 접속된 과전류 해제 단자 (T26) 의 전압도 이차 전지 (SC) 의 전압과 동등해진다.
이로써, 과전류 해제 단자 (T26) 의 전압의 전압값이 제 2 전압값을 초과하기 때문에, 방전 과전류 해제 전압이 제 1 전압값으로부터 제 2 전압값으로 전환된다.
따라서, 그 후, 부하가 정상적인 상태로 되돌아옴으로써 과전류 해제 단자 (T26) 의 과전류 해제 전압 (VR2) 이, 제 2 전압값으로 되어 있는 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 방전 과전류 해제 회로 (213) 는, 제어 회로 (211) 에 대해 방전 과전류를 해제시키는 신호를 송신한다. 이것에 기초하여, 제어 회로 (211) 는, 방전 제어 신호 출력 단자 (T23) 로부터 출력되는 제 2 방전 제어 신호를 하이 레벨 (「제 2 전압 레벨」이라고도 한다) 로 하고, 방전 제어 FET (221) 를 온시킨다. 이렇게 하여, 이차 전지 (SC) 로부터 부하에 대한 방전이 재개된다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 방전 과전류 해제 회로 (213) 가 기능을 완수하는 것이 가능해진다.
다음으로, 배터리 장치 (10) 의 외부 정극 단자 (EP) 와 외부 부극 단자 (EN) 사이에 충전기를 접속하고, 이차 전지 (SC) 가 과충전이 되고, 이것이 제 2 충방전 제어 회로 (210) 에서는 검출되지 않고, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 에서 검출된 경우의 동작에 대해 설명한다.
제어 회로 (111) 는, 정극 전원 단자 (T11) 의 전압과 부극 전원 단자 (T12) 의 전압을 감시하고, 이들의 전압차에 기초하여 이차 전지 (SC) 가 과충전이라고 판단하면, 외부 전압 입력 단자인 단자 (T15) 의 전압을 외부 전압 (VM1) 으로서 받고, 이 외부 전압 (VM1) 을 제 1 충전 제어 신호로서 충전 제어 신호 출력 단자 (T14) 로부터 출력하고, 충전 제어 FET (122) 의 게이트에 공급함으로써 충전 제어 FET (122) 를 오프시킨다. 이로써 충전이 정지된다.
이 때, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 는, 과충전을 검출하고 있지 않은 점에서, 충전 제어 FET (222) 는 온하고 있고, 이로써, 단자 (T25) 에 입력되는 전압은, 이차 전지 (SC) 의 부극 단자의 전압이 된다.
이것에 대하여, 만일, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 외부 전압 입력 단자 (T25) 를 과전류 해제 단자 (T26) 와 동일한 단자로 하고, 이것을 외부 부극 단자 (EN) 에 접속한 구성으로 한 경우, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 가 과충전을 검출하면, 충전 제어 FET (122) 가 오프되기 때문에, 외부 전압 입력 단자 (T25) 에 입력되는 전압은, 외부 부극 단자 (EN) 에 접속된 충전기의 전압이 되어, 이하와 같은 문제가 발생할 가능성이 있다.
통상적으로, 충전기의 정극-부극간의 전압은, 이차 전지 (SC) 를 충분히 충전할 수 있도록 이차 전지 (SC) 의 정극-부극간의 전압보다 충분히 크게 되어 있다. 따라서, 충전 제어 FET (122) 가 오프되고, 충전기가 접속되어 있을 때의 외부 부극 단자 (EN) 의 전압은, 이차 전지 (SC) 의 부극의 전압보다 상당히 낮아진다. 따라서, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 가 과충전을 검출하고 있지 않고, 통상적인 동작 상태일 때에, 충전기가 접속된 상태의 외부 부극 단자 (EN) 의 전압이 외부 전압 입력 단자 (T25) 에 입력되는 것이 되기 때문에, 제어 회로 (211) 의 내부의 기생 전류 경로에 큰 전류가 흘러, 소비 전류가 증가되는 경우가 있다.
한편, 본 실시형태에 의하면, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 외부 전압 입력 단자 (T25) 를 과전류 해제 단자 (T26) 와는 별도로 형성하고, 충전 제어 FET (222) 의 일단에 접속하도록 구성하고 있는 점에서, 상기 서술한 바와 같은 문제를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 충방전 제어 회로를 2 개 형성함으로써 안전성을 높게 함과 함께, 방전 과전류 상태로부터 통상 상태로 확실하게 복귀하는 것이 가능한 배터리 장치를 제공할 수 있다.
또, 이차 전지측의 충방전 제어 회로의 외부 전압 입력 단자와 과전류 해제 단자를 따로 따로 형성함으로써, 과전류 해제 단자는, 외부 부극 단자에 접속하고, 외부 전압 입력 단자는, 이차 전지측의 충방전 제어 회로에 의해 제어되는 충전 제어 FET 의 일단에 접속하도록 구성할 수 있기 때문에, 이차 전지측의 충방전 제어 회로에 있어서 소비 전류가 증대된다는 문제를 회피할 수도 있다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 배터리 장치 (20) 를 나타내는 블록도이다.
본 실시형태의 배터리 장치 (20) 는, 제 1 실시형태의 배터리 장치 (10) 에 대하여 이하의 구성이 상이하다.
제 1 충방전 제어 회로 (110) 에 있어서는, 일단이 방전 제어 FET (121) 의 타단에 접속되고, 타단이 충전 제어 FET (222) 의 일단 (노드 (N1)) 에 접속된 저항 소자 (130) 와, 저항 소자 (130) 의 일단에 접속된 과전류 검출 단자 (T17) 가 추가되어 있다.
제 2 충방전 제어 회로 (210) 에 있어서는, 단자 (T25) 가 삭제되고, 일단이 방전 제어 FET (221) 의 타단에 접속되고, 타단이 이차 전지 (SC) 의 부극에 접속된 저항 소자 (230) 와, 저항 소자 (230) 의 일단에 접속된 과전류 검출 단자 (T27) 와, 충전 제어 FET (222) 의 일단에 접속된 외부 전압 입력 단자 (T28) 가 추가되어 있다.
그 밖의 구성에 대해서는, 도 1 의 배터리 장치 (10) 와 동일하기 때문에, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.
동작에 대해서도, 제 1 실시형태의 배터리 장치 (10) 와 거의 동일하지만, 방전 과전류를 어디의 전압에서 검출할지가 제 1 실시형태와 상이하다.
배터리 장치 (20) 에 있어서, 외부 정극 단자 (EP) 와 외부 부극 단자 (EN) 사이에 접속된 부하 (도시 생략) 에 이상이 발생하여, 방전 전류가 증대되면, 충전 제어 FET (122), 방전 제어 FET (121), 저항 소자 (130), 충전 제어 FET (222), 방전 제어 FET (221), 및 저항 소자 (230) 에 대전류가 흐름으로써, 저항 소자 (130) 의 양단 및 저항 소자 (230) 의 양단 각각의 전압차가 커진다.
따라서, 제 1 충방전 제어 회로 (110) 에서는, 과전류 검출 단자 (T17) 의 전압 (VD1) 이 상승하고, 이것에 기초하여 방전 과전류를 검출한다.
또, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 에서는, 과전류 검출 단자 (T27) 의 전압 (VD2) 이 상승하고, 이것에 기초하여 방전 과전류를 검출한다.
이와 같이, 저항 소자 (130, 230) 의 각각의 양단의 전압차에 기초하여 방전 과전류를 검출함으로써, 제 1 실시형태의 배터리 장치 (10) 보다 고정밀도의 검출이 가능해진다.
또한, 저항 소자 (230) 의 양단의 전압차에 기초하는 방전 과전류의 검출을 실현하기 위해서, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 에서는, 제 1 실시형태의 배터리 장치 (10) 에 있어서, 과전류 검출 단자와 외부 전압 입력 단자를 겸하고 있던 단자 (T25) 대신에, 저항 소자 (230) 의 일단에 접속된 과전류 검출 단자 (T27) 와, 충전 제어 FET (222) 의 일단 (노드 (N1)) 에 접속된 외부 전압 입력 단자 (T28) 를 형성하고 있다.
본 실시형태에 있어서도, 제 2 충방전 제어 회로 (210) 의 외부 전압 입력 단자 (T28) 를 과전류 해제 단자 (T26) 와는 별도로 형성하고, 충전 제어 FET (222) 의 일단에 접속하도록 구성하고 있음으로써, 외부 전압 입력 단자 (T28) 와 과전류 해제 단자 (T26) 를 공통으로 하여 외부 부극 단자 (EN) 에 접속한 경우에 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어짐과 함께, 저항 소자에 발생하는 전압에 기초하여 방전 과전류를 검출하는 구성으로 한 것에 의해, 더욱 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
예를 들어, 상기 실시형태에 있어서는, 배터리 장치에 접속된 부하에 이상이 발생하여, 배터리 장치가 방전 과전류 상태가 되고, 그 후, 이상이 발생하였던 부하가 정상 상태로 되돌아온 것에 기초하여 방전 과전류 상태를 해제하는 경우를 예로서 설명하였다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 외부 단자에 복수의 부하가 접속되고, 그 복수의 부하를 전환하여 접속하는 경우에, 그 때 접속되어 있는 부하에 이상이 발생하여, 배터리 장치가 방전 과전류 상태가 되고, 그 후, 이상이 발생하였던 부하를 떼어내거나, 혹은 다른 복수의 부하 중 정상적인 부하에 접속을 전환함으로써 방전 과전류 상태를 해제하는 경우도 본 발명에 포함된다.
또, 상기 실시형태에 있어서는, 충전 과전류의 검출에 대해서는 설명을 하고 있지 않지만, 충전 과전류를 검출하고, 충전 제어 FET 를 오프시켜 충전을 정지하는 기능을 추가로 구비하는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 외부 부극 단자 (외부 단자) 와 이차 전지 (SC) 의 부극 사이에, 제 1 충전 제어 FET, 제 1 방전 제어 FET, 제 2 충전 제어 FET, 제 2 방전 제어 FET 를 접속하고, 충방전을 제어하는 구성에 대해 설명하였다. 이 대신에, 외부 정극 단자 (외부 단자) 와 이차 전지 (SC) 의 정극 사이에 제 1 충전 제어 FET, 제 1 방전 제어 FET, 제 2 충전 제어 FET, 제 2 방전 제어 FET 를 접속하고, 충방전을 제어하는 구성으로 해도 상관없다.
10, 20 : 배터리 장치
11, 12 : 충방전 제어 장치
110, 210 : 충방전 제어 회로
121, 221 : 방전 제어 FET
122, 222 : 충전 제어 FET
111, 211 : 제어 회로
112, 212 : 방전 과전류 검출 회로
113, 213 : 방전 과전류 해제 회로
SC : 이차 전지
VD1, VD2 : 과전류 검출 전압
VR1, VR2 : 과전류 해제 전압
VM1, VM2 : 외부 전압

Claims (8)

  1. 이차 전지의 충방전을 제어하기 위한 충방전 제어 회로로서,
    상기 이차 전지의 전압을 감시하는 정극 전원 단자 및 부극 전원 단자와,
    상기 이차 전지의 충전의 정지 및 허가를 제어하는 충전 제어 신호가 출력되는 충전 제어 신호 출력 단자와,
    상기 이차 전지의 방전을 정지할 때 제 1 전압 레벨이 되고, 방전을 허가할 때 제 2 전압 레벨이 되는 방전 제어 신호가 출력되는 방전 제어 신호 출력 단자와,
    과전류 검출 단자와,
    과전류 해제 단자와,
    상기 과전류 해제 단자와는 별도로 형성된 외부 전압 입력 단자와,
    상기 과전류 검출 단자에 접속되고, 방전 과전류 검출 전압이 설정되는 상기 과전류 검출 단자에 접속된 방전 과전류 검출 회로와,
    상기 과전류 해제 단자에 접속되고, 방전 과전류 해제 전압이 설정되는 방전 과전류 해제 회로를 구비하고,
    상기 이차 전지의 충전을 정지할 때, 상기 충전 제어 신호를 상기 외부 전압 입력 단자의 전압으로 하고,
    상기 과전류 검출 단자의 전압이 상기 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 상기 방전 제어 신호를 상기 제 1 전압 레벨로 하고,
    상기 과전류 해제 단자의 전압이 상기 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 상기 방전 제어 신호를 상기 제 2 전압 레벨로 하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과전류 검출 단자와 상기 외부 전압 입력 단자가 동일한 단자인 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 과전류 검출 단자와 상기 외부 전압 입력 단자가 따로 따로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 과전류 해제 회로에 설정되는 상기 방전 과전류 해제 전압은, 상기 과전류 해제 단자의 전압에 따라, 상기 방전 과전류 검출 전압과 동일한 제 1 전압값과, 상기 제 1 전압값보다 높은 제 2 전압값으로 전환되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  5. 이차 전지와,
    부하 및 충전기가 접속되는 외부 단자와,
    상기 이차 전지에 접속된 제 1 및 제 2 충방전 제어 회로와,
    상기 제 1 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 1 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 외부 단자에 접속된 제 1 충전 제어 FET 와,
    상기 제 1 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 1 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 1 충전 제어 FET 의 타단에 접속된 제 1 방전 제어 FET 와,
    상기 제 2 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 2 충전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 1 방전 제어 FET 의 타단에 접속된 제 2 충전 제어 FET 와,
    상기 제 2 충방전 제어 회로로부터 출력되는 제 2 방전 제어 신호에 의해 온 오프 제어되고, 일단이 상기 제 2 충전 제어 FET 의 타단에 접속되고, 타단이 상기 이차 전지에 접속된 제 2 방전 제어 FET 를 구비한 배터리 장치로서,
    상기 제 2 충방전 제어 회로는,
    과전류 검출 단자와,
    상기 외부 단자에 접속된 과전류 해제 단자와,
    상기 제 2 충전 제어 FET 의 일단에 접속되고, 상기 제 2 충전 제어 FET 를 오프시키는 전압이 입력되는 외부 전압 입력 단자와,
    방전 과전류 검출 전압이 설정되고, 상기 과전류 검출 단자의 전압이 상기 방전 과전류 검출 전압을 상회하면, 상기 제 2 방전 제어 FET 를 오프시키도록 동작하는 방전 과전류 검출 회로와,
    방전 과전류 해제 전압이 설정되고, 상기 과전류 해제 단자의 전압이 상기 방전 과전류 해제 전압을 하회하면, 상기 제 2 방전 제어 FET 를 온시키도록 동작하는 방전 과전류 해제 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 과전류 검출 단자와 상기 외부 전압 입력 단자가 동일한 단자인 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    일단이 상기 제 2 충전 제어 FET 의 타단에 접속되고, 타단이 상기 이차 전지에 접속된 저항 소자를 추가로 구비하고,
    상기 과전류 검출 단자는, 상기 외부 전압 입력 단자와 따로 따로 형성되고, 상기 저항 소자의 일단에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방전 과전류 해제 전압은, 상기 과전류 해제 단자의 전압에 따라, 상기 방전 과전류 검출 전압과 동일한 제 1 전압값과, 상기 제 1 전압값보다 높은 제 2 전압값으로 전환되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
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